Adquisición de Datos), SCADA, se emplea para nombrar a cualquier sistema (programa) que se encargue de vigilar el ciclo de un automatismo con el fin de optimizar su proceso. Con la gran evolución de la tecnología en el ámbito de la automatización, este campo ha cobrado gran importancia y mediante la realimentación, es decir, los ajustes constantes a partir de los datos obtenidos, se consigue una optimización que conlleva a una reducción considerable de los gastos. La principal función del SCADA es la de obtener datos (las variables del PLC, como por ejemplo las entradas mediante sensores) y a partir de estos datos graficar los valores, almacenarlos, activar alarmas si es necesario, etc.
Uno de los elementos más importantes del SCADA es el de la Interfaz Hombre– Máquina (HMI), que es el medio de comunicación entre la instalación y el usuario. Este aparato permite al operario tener un control de las distintas variables del proceso en tiempo real y da la posibilidad de actuar directamente sobre el ciclo de la máquina. Es habitual el uso de pantallas en cualquier tipo de máquina, que deben ser lo más sencillas e intuitivas posibles para que el usuario no tenga problema en manipularlas y evitar confusiones. Las funciones principales del HMI son: consultar el estado del proceso (por ejemplo comprobar si un motor está en marcha), conocer mediciones de campo (como podría ser obtener valores de la presión de una bomba), activar acciones (hacer salir un pistón, por ejemplo) e introducir valores y parámetros (como la velocidad de una cinta transportadora). Actualmente, las pantallas táctiles son muy comunes por su sencillez a la hora de utilizarlas, evitando tener que incorporar teclados u otro tipo de botones.
8.1. SCADA en Siemens
En cuanto a los HMI, como sucedía con los PLC, cada empresa cuenta con sus propios modelos que por más que sean parecidos entre las diferentes marcas, tienen características que los distinguen. Tal y como el PLC usado en este proyecto, el HMI debía ser de la marca Siemens. Dicha marca cuenta con distintas gamas según el uso que se le vaya a dar. En el caso de la estación de carga de viales del proyecto, se contaba con un aparato Simatic Comfort Panel, que ofrecen una gran funcionalidad y están pensados para aplicaciones de alto nivel. El modelo en concreto era el TP700 Comfort, con una pantalla táctil de 7 pulgadas.
Figura 8.1: HMI Siemens, modelo SIMATIC TP700 Comfort
Para la programación del HMI, la marca Siemens también cuenta con un programa propio. Originariamente, el entorno de diseño para los SCADA de Siemens era el WinCC (Windows Control Center – Centro de Control de Ventanas), cuya versión más básica es el WinCC Flexible. Pero con la evolución de la marca, se optó por crear un entorno que juntase las funciones tanto de programación (para evitar usar por separado el STEP7), como de diseño del SCADA (supliendo el uso del WinCC), por lo que nació el TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal), que permitía programar todos los aspectos referentes a un PLC.
Dado que la instalación ya contaba con un HMI programado con el entorno TIA Portal v13, se decidió mantenerlo y programar la nueva versión de las pantallas con el mismo programa. Una ventaja de este programa es que permite trabajar sin ningún problema con proyectos realizados en STEP7, como era el caso. Simplemente era necesario identificar el PLC que se gestionaría y especificar las direcciones de las variables que querían tratarse.
Fue necesaria una breve formación para este entorno de diseño, aunque al tratarse de un programa muy intuitivo, esta fue rápida y se pudo hacer por cuenta propia.
8.2. Interfaz Hombre – Máquina
El HMI previo contaba básicamente con tres pantallas importantes: la principal, que muestra un esquema de la instalación y facilita los datos de cuántos viales hay en la mesa, cuántos bloques se han llenado, etc.; la pantalla de estado, que indica en qué estado se encuentra el ciclo del brazo robótico para que los operarios puedan orientarse en caso de existir algún fallo; y la pantalla de manual, que permite activar manualmente distintas acciones de la instalación, como pueden ser los motores de las cintas de entrada de viales a la mesa.
La segunda de las pantallas que se han citado en el anterior párrafo no requería ningún cambio ya que el ciclo del brazo robótico no iba a alterarse (únicamente se desactivaría la separación de las pinzas a la hora de coger los viales de la mesa, pero esto se realizaba desde otro panel, el propio del robot), por lo que se mantendría la versión ya existente y por eso no se muestra en este proyecto.
Por otro lado, la pantalla del modo manual sí que era necesario cambiarla, ya que había que añadir un apartado que permitiese accionar manualmente la entrada y salida de los pistones (siempre y cuando se cumpliesen las condiciones de seguridad). Tal y como puede verse en la Figura 8.2, se incorporó al HMI un bloque con el mismo diseño a la derecha de la pantalla que permite hacer salir o entrar los distintos pistones si está en modo manual. Para cambiar del modo automático al manual, es necesario accionar el botón verde “AUTO” que se encuentra en la esquina superior derecha de la pantalla, que cambiaría a amarilla con el nombre de “Manual” al entrar a este modo. Esta acción ya existía en el programa previo.
Figura 8.2: Pantalla de modo manual
Al accionarse la salida o entrada de cualquiera de los pistones, la condición activa siempre quedaría identificada ya que el botón cambiaría de color, pasando a amarillo, para que el operario sepa en todo momento cuál es la posición de cada pistón. Se puede apreciar que el entorno de diseño, además de tener la capacidad de poder forzar variables del programa del PLC, también permite animar la pantalla haciendo cambiar de color botones, provocando que parpadeen o incluso que desaparezcan con tal de hacer más visual la pantalla y facilitar el trabajo al usuario.
Por otro lado, al haberse añadido el ciclo de los pistones, resultaba interesante incorporar una pantalla en la que apareciesen todos los estados a modo de GRAFCET, diferenciando aquel que estuviese activo (cambiando el rectángulo a color verde). En la Figura 8.3 puede verse la pantalla referente al ciclo de los pistones, que además cuenta con la representación de los contadores de ciclos de dichos cilindros, que cambiarían a color rojo en caso de superarse el límite establecido, y permitirían indicar al programa que han sido revisados o que se quiere reiniciar el contaje.
Figura 8.3: Pantalla del ciclo de los pistones
Por último, aunque el diseño de la pantalla principal ya era el correcto, al ser esta la que permitía acceder al resto de pantallas, tuvo que añadirse el direccionamiento, mediante el botón “Estado Pistones”, que llevase a la pantalla del ciclo de los pistones.
Además de los cambios que se han explicado en referencia a las distintas pantallas, todas ellas cuentan con un encabezado (parte superior) común, que no varía por más que se cambie la ventana. Este encabezado cuenta a la izquierda con el logotipo de la marca que realizó la instalación y en su parte central con un panel en blanco en donde aparecen las alarmas que hay activas para que, en caso de incidencia, pueda identificarse directamente el fallo sin necesidad de buscarlo el operario. Para que esto funcione, fue necesario añadir las nuevas alarmas que se habían creado con el programa de los pistones. Este encabezado, mostrado en la Figura 8.5, también permite ver un historial de alarmas mediante el botón “Ver Alarmas” y cuenta con la opción de cambiar de modo automático a manual y viceversa, como ya se ha explicado.
Figura 8.5: Encabezado HMI
Por último, otro punto importante en el HMI es el de la gestión de los usuarios. Por ejemplo, el modo manual únicamente pueden emplearlo los operarios de mantenimiento, por lo que es necesario identificarse mediante un usuario y una contraseña para tener acceso a este modo.
Figura 8.6: Pantalla de registro de usuarios
Después de realizar los cambios en el HMI de la instalación, por exigencias de la empresa ante cualquier cambio, se requirió la actualización del manual de pantallas que había proporcionado el fabricante, ya que en ciertos puntos estaba desfasado y además faltaban las partes referentes a las nuevas incorporaciones.